JP2001156371A - Optical branching method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザビームを
複数ビームに分岐する光分岐方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical splitting method for splitting a laser beam into a plurality of beams.
【0002】[0002]
【従来の技術】1本のレーザビームを複数ビームに分岐
し、その複数ビームを空間伝送し光通信に使用する場
合、受信強度を安定させるために大気のゆらぎを考慮
し、各ビームを数cm以上離して伝送する必要がある。2. Description of the Related Art When one laser beam is split into a plurality of beams, and the plurality of beams are transmitted spatially to be used for optical communication, each beam is made several cm in consideration of fluctuations in the atmosphere in order to stabilize the reception intensity. It is necessary to transmit at a distance above.
【0003】この場合、1本のレーザビームを、平行か
つ光強度の等しい複数のレーザビームに分岐するが、そ
の分岐方法には、(1)1本のハイパワーのレーザビー
ムを光学系で分岐する方法と、(2)複数のレーザ装置
を用いてそれぞれのレーザ装置からレーザビームを出射
する方法とがある。(2)の場合には、複数のレーザ装
置が必要となり、システム全体が大型化し、コストも高
いものとなる。また、それぞれのビームのアライメント
をとる必要があるため、調整が難しくなる。一方、
(1)の場合には、システムが簡単なのでアライメント
は容易となる。In this case, one laser beam is split into a plurality of laser beams which are parallel and have the same light intensity. The splitting method is as follows: (1) One high-power laser beam is split by an optical system. And (2) a method of emitting a laser beam from each laser device using a plurality of laser devices. In the case of (2), a plurality of laser devices are required, the size of the entire system is increased, and the cost is high. In addition, since it is necessary to align the respective beams, adjustment becomes difficult. on the other hand,
In the case of (1), the alignment is easy because the system is simple.
【0004】そこで、(1)の分岐方法を採用した場
合、その分岐方法には、さらに光ファイバを用いる方法
と、ビームスプリッタ等の光学系を用いる方法とがあ
る。光ファイバを用いた場合、ファイバ出射端において
それぞれのビームにコリメート用の光学系が必要であ
り、各ビームのアライメント調整が必要となる。一方、
ビームスプリッタ等の光学系を用いた場合、分岐する前
の1本のレーザビームをコリメートしアライメント調整
をすることで、すべてのビームのアライメントが共通に
できるので、平行な複数ビームに分岐するのが比較的容
易である。Therefore, when the branching method (1) is adopted, the branching method includes a method using an optical fiber and a method using an optical system such as a beam splitter. When an optical fiber is used, an optical system for collimating each beam at the fiber exit end is required, and alignment adjustment of each beam is required. on the other hand,
When an optical system such as a beam splitter is used, the alignment of all the beams can be made common by collimating and adjusting the alignment of one laser beam before splitting, so that splitting into multiple parallel beams is possible. Relatively easy.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のよう
な、(1)の方法であってかつビームスプリッタ等の光
学系を用いて複数ビームに分岐する場合であっても、使
用する光学系部品がなお多く存在し、構成が複雑なもの
となっており、しかも光強度を互いに等しく設定する必
要があるため、構成が複雑なことと相俟ってアライメン
トが困難で時間を要していた。However, even if the method (1) described above is used and the beam is split into a plurality of beams using an optical system such as a beam splitter, the optical system components to be used. However, there are still many cases, the configuration is complicated, and it is necessary to set the light intensities to be equal to each other. Therefore, the alignment is difficult and time is required in combination with the complicated configuration.
【0006】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
1本のレーザビームを簡単な構成の下で平行かつ等しい
光強度の複数ビームに分岐することができ、しかもその
アライメントを容易に行うことができる光分岐方法を提
供することを目的とする。[0006] The present invention has been proposed in view of the above,
It is an object of the present invention to provide an optical splitting method that can split a single laser beam into a plurality of beams having parallel and equal light intensities under a simple configuration, and that can easily perform the alignment.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、レーザビームを複数ビー
ムに分岐する光分岐方法において、互いに平行な光反射
面と光分岐面とを、レーザビームの投射方向に対して傾
けるとともに光反射面が前段側となるように配置し、レ
ーザビームを後段側の光分岐面の第1地点に投射したと
きの透過ビームを第1ビームとするとともにその第1地
点での反射ビームを前段側の光反射面で全反射させて光
分岐面の第2地点に投射し、この投射と反射を第N地点
まで繰り返し行わせてレーザビームをN本の透過ビーム
に分岐するとともに、光分岐面の第1地点から第N地点
までの各地点での反射率Riが次式(1)According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical branching method for splitting a laser beam into a plurality of beams, the method comprising the steps of: Are arranged so that the light reflecting surface is on the front side while being inclined with respect to the projection direction of the laser beam, and the transmitted beam when the laser beam is projected on the first point on the light branching surface on the rear side is defined as the first beam. At the same time, the reflected beam at the first point is totally reflected by the light-reflecting surface on the preceding stage and projected to the second point on the light branching surface. And the reflectance Ri at each point from the first point to the N-th point on the light splitting surface is expressed by the following equation (1).
【数1】で表される反射率となるように光分岐面に反射
率の分布を持たせた、ことを特徴としている。It is characterized in that the light branch surface is provided with a reflectance distribution so that the reflectance is expressed by the following formula.
【0008】また、請求項2に記載の発明は、レーザビ
ームを複数ビームに分岐する光分岐方法において、互い
に平行な光反射面と光分岐面とを、レーザビームの投射
方向に対して傾けるとともに光分岐面が前段側となるよ
うに配置し、レーザビームを前段側の光分岐面の第1地
点に投射したときの反射ビームを第1ビームとするとと
もにその第1地点での透過ビームを後段側の光反射面で
全反射させて光分岐面の第2地点に投射し、第2地点に
投射したときの透過ビームを第2ビームとするとともに
その第2地点での反射ビームを光反射面で全反射させて
光分岐面の第3地点に投射し、この第2地点以降の投射
と反射を第N地点まで繰り返し行わせてレーザビームを
N本のビームに分岐するとともに、光分岐面の第1地点
での反射率R1がR1=1/Nで表される反射率となる
ように、また、第2地点から第N地点までの各地点での
反射率Riが次式(2)According to a second aspect of the present invention, in the optical splitting method for splitting a laser beam into a plurality of beams, the light reflecting surface and the light splitting surface parallel to each other are inclined with respect to the projection direction of the laser beam. It is arranged so that the light splitting surface is on the front side, and the reflected beam when the laser beam is projected on the first point on the light splitting surface on the front side is the first beam, and the transmitted beam at the first point is the latter. The light is totally reflected by the light reflecting surface on the side and is projected on the second point of the light branching surface, and the transmitted beam when projected on the second point is used as the second beam, and the reflected beam at the second point is reflected on the light reflecting surface The laser beam is totally reflected and projected to the third point of the light splitting surface, and the projection and reflection from the second point onward are repeatedly performed to the Nth point to split the laser beam into N beams. The reflectance R1 at the first point is 1 = As a reflectance represented by 1 / N, also the reflectance Ri of each point from the second point to the N-th point is the following formula (2)
【数2】で表される反射率となるように光分岐面に反射
率の分布を持たせた、ことを特徴としている。It is characterized in that the light branch surface has a distribution of the reflectance so that the reflectance is expressed by the following equation.
【0009】また、請求項3に記載の発明は、上記した
請求項1または2に記載の発明の構成に加えて、上記光
反射面と光分岐面との組み合わせを二組、互いに離隔し
て、また互いに異なる向きに傾けて配置し、この二組で
レーザビームを分岐してビームを二次元に分布させる、
ことを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect of the invention, two sets of the combination of the light reflecting surface and the light branching surface are separated from each other. , And arranged in different directions from each other, splitting the laser beam with these two sets to distribute the beam two-dimensionally,
It is characterized by:
【0010】さらに、請求項4に記載の発明は、上記し
た請求項1から3の何れかに記載の発明の構成に加え
て、上記光反射面と光分岐面とはバルク光学材質で一体
に形成されている、ことを特徴としている。Further, in the invention according to claim 4, in addition to the configuration according to any one of claims 1 to 3, the light reflecting surface and the light branching surface are integrally formed of a bulk optical material. Is formed.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0012】図1はこの発明の光分岐方法の説明図であ
る。ここでは、1本のレーザビームL0を4本に分岐す
る場合について説明する。図に示すように、この発明の
光分岐方法では、ミラー(光反射面)1とビームスプリ
ッタ(光分岐面)2とからなる一組を、レーザビームL
0の投射方向に対して角度α(=π/2−θ)だけ傾
け、またミラー1が前段に、ビームスプリッタ2が後段
となるように、互いに平行に配置してある。FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical branching method according to the present invention. Here, a case where one laser beam L0 is branched into four beams will be described. As shown in the drawing, in the light splitting method according to the present invention, a pair of a mirror (light reflecting surface) 1 and a beam splitter (light splitting surface) 2 is formed by a laser beam L.
It is arranged parallel to each other so that it is inclined by an angle α (= π / 2−θ) with respect to the projection direction of 0, and the mirror 1 is at the front stage and the beam splitter 2 is at the rear stage.
【0013】この一組のミラー1とビームスプリッタ2
に対して、先ずレーザビームL0を、後段側のビームス
プリッタ2の第1地点P1に直接投射する。このとき、
レーザビームL0は、前段のミラー1の外側を通過す
る。レーザビームL0は、第1地点に入射角θで入射
し、一部はビームスプリッタ2をそのまま透過して透過
ビームL1となり、残りは第1地点P1において、角度
θの方向に反射する。This pair of mirror 1 and beam splitter 2
, First, the laser beam L0 is directly projected on the first point P1 of the beam splitter 2 on the subsequent stage. At this time,
The laser beam L0 passes outside the former-stage mirror 1. The laser beam L0 is incident on the first point at an incident angle θ, a part of the laser beam L0 passes through the beam splitter 2 as it is, and becomes a transmitted beam L1, and the rest is reflected at the first point P1 in the direction of the angle θ.
【0014】この反射光はその後ミラー1で全反射し
て、ビームスプリッタ2の第2地点P2に投射され、そ
の第2地点P2に入射角θで入射し、第1地点P1での
場合と同様に、一部はビームスプリッタ2をそのまま透
過して透過ビームL2となり、残りは第2地点P2にお
いて、角度θの方向に反射する。This reflected light is then totally reflected by the mirror 1 and is projected on the second point P2 of the beam splitter 2, and is incident on the second point P2 at an incident angle θ, similar to the case at the first point P1. Meanwhile, a part of the light beam passes through the beam splitter 2 as it is to become a transmitted beam L2, and the rest is reflected at the second point P2 in the direction of the angle θ.
【0015】この反射光はその後ミラー1で全反射し
て、ビームスプリッタ2の第3地点P3に投射され、そ
の第3地点P3に入射角θで入射し、第1地点P1、第
2地点P2での場合と同様に、一部はビームスプリッタ
2をそのまま透過して透過ビームL3となり、残りは第
3地点P3において、角度θの方向に反射する。この反
射光はその後ミラー1で全反射して、ビームスプリッタ
2の第4地点P4に投射され、その第4地点P4に入射
角θで入射し、この第4地点P4では、そのすべてが透
過して透過ビームL4となる。The reflected light is then totally reflected by the mirror 1 and is projected on a third point P3 of the beam splitter 2, and is incident on the third point P3 at an incident angle θ, where the first point P1 and the second point P2 As in the case of the above, a part is transmitted through the beam splitter 2 as it is to become a transmitted beam L3, and the rest is reflected at the third point P3 in the direction of the angle θ. This reflected light is then totally reflected by the mirror 1 and projected on the fourth point P4 of the beam splitter 2, and is incident on the fourth point P4 at an incident angle θ, and all of the light is transmitted at the fourth point P4. Thus, a transmission beam L4 is obtained.
【0016】ここで、ミラー1とビームスプリッタ2と
の距離をdとすると、これらの透過ビームL1〜L4の
相互間の距離は、2dsinθとなり、この相互間の距
離は、受信強度を安定させるために大気のゆらぎを考慮
し、大気のコヒーレンス長以上離すようにする。また、
互いのレーザビームの干渉を考えると、各ビームの光路
差遅延2dcosθ/c(cは光速)は、レーザの時間
コヒーレンス長より長く設定する。Here, assuming that the distance between the mirror 1 and the beam splitter 2 is d, the distance between the transmitted beams L1 to L4 is 2 dsin θ, and the distance between the transmitted beams L1 to L4 is to stabilize the reception intensity. Considering the fluctuation of the atmosphere, the distance should be longer than the coherence length of the atmosphere. Also,
Considering the mutual interference of the laser beams, the optical path difference delay 2dcos θ / c (c is the speed of light) of each beam is set longer than the time coherence length of the laser.
【0017】このようにして、レーザビームL0が平行
な4本の透過ビームL1〜L4に分岐されるとととも
に、この実施形態では、ビームスプリッタ2の第1地点
P1から第4地点P4までの各地点での反射率Riが次
式(3)As described above, the laser beam L0 is split into four parallel transmitted beams L1 to L4, and in this embodiment, each part of the beam splitter 2 from the first point P1 to the fourth point P4. The reflectance Ri at a point is given by the following equation (3).
【数3】 で表される反射率となるようにビームスプリッタ2に反
射率の分布を持たせている。(Equation 3) The beam splitter 2 has a distribution of the reflectance so that the reflectance is represented by the following expression.
【0018】すなわち、上記の式(3)から、第1地点
P1での反射率R1は3/4、第2地点P2での反射率
R2は2/3、第3地点P3での反射率R3は1/2、
第4地点P4での反射率R4は0となる。ここで、レー
ザビームL0の光強度をI0としたとき、透過ビームL
1〜L4の光強度I1〜I4は、次式(4)で与えら
れ、透過ビームL1〜L4の光強度はすべて1/4・I
0となって等しい強度となる。That is, from the above equation (3), the reflectance R1 at the first point P1 is 3/4, the reflectance R2 at the second point P2 is 2/3, and the reflectance R3 at the third point P3 is R3. Is 1/2,
The reflectance R4 at the fourth point P4 is zero. Here, when the light intensity of the laser beam L0 is I0, the transmitted beam L
The light intensities I1 to I4 of the transmitted beams L1 to L4 are given by the following equation (4).
It becomes 0 and becomes equal intensity.
【数4】 (Equation 4)
【0019】なお、上記の説明では、レーザビームL0
を4本に分岐する場合について説明したが、任意のN本
に分岐する場合も、上記と同様の手法で、ビームスプリ
ッタ2に反射率の分布を持たせることができ、したがっ
て、N本の透過ビームL1〜LNの光強度はすべて1/
N・I0となって等しい強度となる。In the above description, the laser beam L0
Has been described, the beam splitter 2 can be provided with a distribution of the reflectance in the same manner as described above even when the beam splitter is arbitrarily branched into N beams. The light intensities of the beams L1 to LN are all 1 /
N · I0 and equal strength.
【0020】このように、この発明に係る実施形態で
は、互いに平行に配置したミラー1とビームスプリッタ
2とからなる一組を、レーザビームL0の投射方向に対
して傾けて配置し、レーザビームL0を後段側のビーム
スプリッタ2の第1地点P1に投射したときの透過ビー
ムL1を第1ビームとするとともにその第1地点P1で
の反射ビームを前段側のミラー1で全反射させてビーム
スプリッタ2の第2地点P2に投射し、この投射と反射
を第N地点まで繰り返し行わせてレーザビームをN本の
透過ビームに分岐するとともに、ビームスプリッタ2に
反射率の分布を持たせ、各地点での反射率Riを上記
(1)で表される反射率となるようにした。このため、
1本のレーザビームL0を簡単な構成の下で平行かつ等
しい光強度の複数ビームに分岐することができ、そのア
ライメントも容易に行うことができる。また、レーザビ
ーム分岐装置を低コストで製作することができる。As described above, in the embodiment according to the present invention, one set of the mirror 1 and the beam splitter 2 arranged in parallel with each other is arranged obliquely with respect to the projection direction of the laser beam L0. Is transmitted to the first point P1 of the subsequent beam splitter 2 as a first beam, and the reflected beam at the first point P1 is totally reflected by the front mirror 1 to form a beam splitter 2 At the second point P2, and the projection and reflection are repeatedly performed up to the N-th point to split the laser beam into N transmission beams, and to give the beam splitter 2 a distribution of the reflectance, and Was set to be the reflectance represented by the above (1). For this reason,
One laser beam L0 can be split into a plurality of beams of parallel and equal light intensity under a simple configuration, and the alignment can be easily performed. Further, the laser beam branching device can be manufactured at low cost.
【0021】次に、この発明の光分岐方法の第2の実施
形態を図2を用いて説明する。Next, a second embodiment of the optical branching method according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0022】図2は図1に対してレーザビームの入射方
向が異なる場合の説明図である。図1では、レーザビー
ムL0の投射方向に対してミラー1が前段に、ビームス
プリッタ2が後段となるように配置したが、この図2で
は、レーザビームL0の投射方向に対してビームスプリ
ッタ102が前段に、ミラー101が後段となるように
配置している。FIG. 2 is an explanatory diagram when the incident direction of the laser beam is different from that of FIG. In FIG. 1, the mirror 1 is arranged at the front stage and the beam splitter 2 is arranged at the rear stage with respect to the projection direction of the laser beam L0. However, in FIG. 2, the beam splitter 102 is arranged with respect to the projection direction of the laser beam L0. At the front stage, the mirror 101 is arranged so as to be at the rear stage.
【0023】そして、この相違点に伴い、第2の実施形
態では、レーザビームL0をビームスプリッタ102の
第1地点P1に投射したときの反射ビームを第1ビーム
L101とするとともにその第1地点P1での透過ビー
ムを後段側のミラー101で全反射させてビームスプリ
ッタ102の第2地点P2に投射し、第2地点P2に投
射したときの透過ビームを第2ビームL102とすると
ともにその第2地点P2での反射ビームをミラー101
で全反射させてビームスプリッタ102の第3地点P3
に投射し、この第2地点P2以降の投射と反射を第4地
点P4まで繰り返し行わせてレーザビームL0を4本の
ビームに分岐している。Due to this difference, in the second embodiment, the reflected beam when the laser beam L0 is projected on the first point P1 of the beam splitter 102 is defined as a first beam L101 and the first point P1 Is transmitted to the second point P2 of the beam splitter 102, and the transmitted beam when projected onto the second point P2 is defined as a second beam L102 and the second point The reflected beam at P2 is mirror 101
At the third point P3 of the beam splitter 102
The laser beam L0 is branched into four beams by repeatedly performing the projection and reflection from the second point P2 to the fourth point P4.
【0024】また、このビームスプリッタ102につい
ては、第1地点P1での反射率R1がR1=1/N=1
/4で表される反射率となるように、また、第2地点P
2から第N地点までの各地点での反射率Riが次式
(5)Further, with respect to the beam splitter 102, the reflectance R1 at the first point P1 is R1 = 1 / N = 1.
/ 4, and the second point P
The reflectance Ri at each point from the 2 to the N-th point is given by the following equation (5).
【数5】 で表される反射率となるように、ビームスプリッタ10
2に反射率の分布を持たせている。(Equation 5) The beam splitter 10 is set to have a reflectance represented by
2 has a reflectance distribution.
【0025】なお、この第2の実施形態の場合も、レー
ザビームL0は4本に限られることはなく、上記と同様
の手法で、ビームスプリッタ102に反射率の分布を持
たせることで、光強度がすべて等しい任意のN本に分岐
することができる。Also in the case of the second embodiment, the number of laser beams L0 is not limited to four, and the beam splitter 102 is provided with a distribution of the reflectance by the same method as described above, so that the light It is possible to branch into arbitrary N lines having the same intensity.
【0026】また、上記図2の説明では、ミラー101
とビームスプリッタ102とを平行に配置するようにし
たが、このミラー101とビームスプリッタ102とに
代えて、図3に示すように、ガラス等からなるバルク光
学材質103を用いるようにしてもよい。このバルク光
学材質103を用いる場合は、バルク光学材質103の
両面103a,103bを平行に加工し、その一方の面
103aを光反射面とし、他方の面103bを光分岐面
として使用する。ミラー101とビームスプリッタ10
2とを用いた場合と比較して、一体型のバルク光学材質
103を用いることで、その部品点数を半減させること
ができ、また平行のアライメントを極めて簡単に得るこ
とができる。In the description of FIG. 2, the mirror 101
The beam splitter 102 and the beam splitter 102 are arranged in parallel. Instead of the mirror 101 and the beam splitter 102, a bulk optical material 103 made of glass or the like may be used as shown in FIG. When this bulk optical material 103 is used, both surfaces 103a and 103b of the bulk optical material 103 are processed in parallel, and one surface 103a is used as a light reflecting surface and the other surface 103b is used as a light branching surface. Mirror 101 and beam splitter 10
By using the integral bulk optical material 103, the number of parts can be reduced by half, and parallel alignment can be obtained extremely easily, as compared with the case where 2 is used.
【0027】次に、この発明の光分岐方法の第3の実施
形態を図4を用いて説明する。Next, a third embodiment of the optical branching method according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0028】上記の図1、図2ではレーザビームL0を
一次元的に分岐させる方法について説明したが、ここで
はレーザビームL0を二次元的に分岐させる方法につい
て説明する。Although the method for one-dimensionally splitting the laser beam L0 has been described with reference to FIGS. 1 and 2, a method for two-dimensionally splitting the laser beam L0 will be described here.
【0029】図4はこの発明の光分岐方法によりレーザ
ビームを二次元に分岐させる場合の説明図である。レー
ザビームL0を二次元に分岐させるには、図に示すよう
に、先ず、ミラー11とビームスプリッタ12とからな
る一組C1と、ミラー21とビームスプリッタ22とか
らなる一組C2とを、レーザビームL0の投射方向に対
して互いに離隔して配置する。なお、何れの組C1,C
2においても、ミラー11,21を前段に、ビームスプ
リッタ12,22を後段に、それらを互いに平行に配置
する。そして、一方の組C1は、レーザビームL0の投
射方向とは直交する面に設けた垂直軸M1を中心にし
て、平面視(図中、X矢視)で所定角度βだけ回転させ
てセッティングする。また、他方の組C2は、レーザビ
ームL0の投射方向に平行な面内にそのレーザビームL
0の投射方向とは直交するように設けた軸M2を中心に
して、側面視(図中、Y矢視)で所定角度γだけ回転さ
せてセッティングする。FIG. 4 is an explanatory view showing a case where a laser beam is two-dimensionally branched by the optical branching method of the present invention. In order to split the laser beam L0 two-dimensionally, as shown in the figure, first, a set C1 composed of a mirror 11 and a beam splitter 12 and a pair C2 composed of a mirror 21 and a beam splitter 22 are formed by a laser. They are arranged apart from each other with respect to the projection direction of the beam L0. It should be noted that which pair C1, C
Also in 2, the mirrors 11 and 21 are arranged at the front stage, the beam splitters 12 and 22 are arranged at the rear stage, and they are arranged in parallel with each other. One set C1 is set by rotating it about a vertical axis M1 provided on a plane orthogonal to the projection direction of the laser beam L0 by a predetermined angle β in plan view (in the figure, as viewed in the direction of arrow X). . The other set C2 has the laser beam L0 in a plane parallel to the projection direction of the laser beam L0.
The setting is made by rotating by a predetermined angle γ in a side view (viewed in the direction of the arrow Y in the figure) about an axis M2 provided so as to be orthogonal to the projection direction of 0.
【0030】このような構成の下で、先ずレーザビーム
L0を一方の組C1のミラー11の外を通過させて直接
ビームスプリッタ12に投射し、上記した図1と同じ手
法で投射と反射を繰り返し、それによって4本の透過ビ
ームL11〜L14を得る。Under such a configuration, first, the laser beam L0 passes through the outside of the mirror 11 of one set C1 and is directly projected on the beam splitter 12, and the projection and reflection are repeated in the same manner as in FIG. Thereby, four transmitted beams L11 to L14 are obtained.
【0031】続いて、この4本の透過ビームL11〜L
14を他方の組C2のミラー21の外を通過させて直接
ビームスプリッタ22に投射し、上記した図1と同じ手
法で投射と反射を繰り返し、それによって例えば1本の
透過ビームL11からは4本の透過ビームL111〜L
114が得られ、このようにして4行×4列で合計16
本の透過ビームが二次元で得られる。そして、ビームス
プリッタ21,22においてレーザビームが投射される
各地点での反射率は、図1の場合と同様に、上記した式
(3)で求まる反射率に設定されているので、これら1
6本の透過ビームL111等も、互いに平行でかつ等し
い光強度(1/16・I0)を有している。Subsequently, the four transmitted beams L11 to L11
14 is passed through the outside of the mirror 21 of the other set C2 and is directly projected on the beam splitter 22, and the projection and reflection are repeated in the same manner as in FIG. 1 described above, whereby, for example, four beams are transmitted from one transmitted beam L11. Transmitted beams L111 to L
114 were obtained, and thus 4 rows × 4 columns, a total of 16
Two transmitted beams are obtained in two dimensions. Since the reflectance at each point where the laser beam is projected on the beam splitters 21 and 22 is set to the reflectance determined by the above-described equation (3), as in the case of FIG.
The six transmitted beams L111 and the like also have light intensity (1/16 · I0) parallel and equal to each other.
【0032】したがって、1本のレーザビームL0を二
次元に分岐させる場合でも、簡単な構成の下で平行かつ
等しい光強度の複数ビームに分岐することができ、その
アライメントも、従来手法に比べて格段に容易にかつ短
時間で行うことができる。また、レーザビーム分岐装置
を低コストで製作することができる。Therefore, even when one laser beam L0 is branched two-dimensionally, it can be branched into a plurality of beams having parallel and equal light intensities with a simple structure, and its alignment is also smaller than that of the conventional method. It can be performed much easier and in a shorter time. Further, the laser beam branching device can be manufactured at low cost.
【0033】なお、上記の説明では、レーザビームL0
を4×4=16本に分岐する場合について説明したが、
同様にして任意の(N×N)本に分岐することもでき、
その場合の(N×N)本の透過ビームの光強度はすべて
{1/(N×N)}・I0となる。In the above description, the laser beam L0
Has been described as branching into 4 × 4 = 16 lines,
Similarly, it is possible to branch to any (N × N) lines,
In this case, the light intensities of the (N × N) transmitted beams are all {1 / (N × N)} · I0.
【0034】このようにして得られる複数のレーザビー
ムは、例えば空間的にレーザビームを照射する空間光通
信の分野において、また光信号を等分配する必要がある
光通信の分野において、また空間的な位置決めが必要な
加工技術の分野において、さらには、空間的なマーカー
により物体の形状を認識する計測技術の分野において、
有効に活用することができる。The plurality of laser beams obtained in this manner are used, for example, in the field of spatial optical communication where a laser beam is radiated spatially, in the field of optical communication where optical signals need to be equally distributed, and In the field of processing technology that requires precise positioning, and in the field of measurement technology that recognizes the shape of objects using spatial markers,
It can be used effectively.
【0035】[0035]
【発明の効果】この発明は上記した構成からなるので、
以下に説明するような効果を奏することができる。Since the present invention has the above-described configuration,
The following effects can be obtained.
【0036】請求項1および請求項2に記載の発明で
は、互いに平行に配置した光反射面と、所定の反射率分
布を持たせた光分岐面とからなる一組を用いて、レーザ
ビームを複数ビームに分岐するようにしたので、1本の
レーザビームを簡単な構成の下で平行かつ等しい光強度
の複数ビームに分岐することができ、そのアライメント
も容易に行うことができる。また、レーザビーム分岐装
置を低コストで製作することができる。According to the first and second aspects of the present invention, a laser beam is formed by using a pair of a light reflecting surface arranged in parallel with each other and a light branching surface having a predetermined reflectance distribution. Since the laser beam is split into a plurality of beams, one laser beam can be split into a plurality of beams of parallel and equal light intensity under a simple configuration, and the alignment can be easily performed. Further, the laser beam branching device can be manufactured at low cost.
【0037】また、請求項3に記載の発明では、互いに
平行に配置した光反射面と、所定の反射率分布を持たせ
た光分岐面とからなる組を二組用いて、レーザビームを
分岐させるので、簡単な構成の下で平行かつ等しい光強
度の複数ビームに分岐することができるとともに、その
複数ビームを二次元に分岐させることができ、アライメ
ントも、従来手法に比べて格段に容易にかつ短時間で行
うことができる。また、二次元に分岐させるレーザビー
ム分岐装置を低コストで製作することができる。According to the third aspect of the present invention, the laser beam is split by using two sets of a light reflecting surface arranged in parallel with each other and a light splitting surface having a predetermined reflectance distribution. Therefore, under the simple structure, it is possible to split into multiple beams of parallel and equal light intensity, and the two beams can be split two-dimensionally, so that the alignment is much easier than the conventional method. It can be performed in a short time. Further, a laser beam branching device that branches two-dimensionally can be manufactured at low cost.
【0038】また、請求項4に記載の発明では、光反射
面と光分岐面とに代えて、バルク光学材質を用いるよう
にしたので、部品点数を半減させることができ、また平
行のアライメントを極めて簡単に得ることができる。According to the fourth aspect of the present invention, since a bulk optical material is used instead of the light reflecting surface and the light branching surface, the number of parts can be reduced by half, and the parallel alignment can be performed. It can be obtained very easily.
【図1】この発明の光分岐方法の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical branching method according to the present invention.
【図2】この発明の第2の実施形態の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.
【図3】バルク光学材質を用いる場合の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram when a bulk optical material is used.
【図4】この発明の第3の実施形態で、レーザビームを
二次元に分岐させる場合の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a case where a laser beam is two-dimensionally branched according to a third embodiment of the present invention.
1 ミラー(光反射面) 2 ビームスプリッタ(光分岐面) 11 ミラー(光反射面) 12 ビームスプリッタ(光分岐面) 21 ミラー 22 ビームスプリッタ 101 ミラー 102 ビームスプリッタ 103 バルク光学材質 103a 光反射面 103b 光分岐面 L0 レーザビーム L1〜L4 透過ビーム L11〜L14 透過ビーム L111〜L114 透過ビーム L101 反射ビーム(第1ビーム) L102〜L104 透過ビーム(第2〜第4ビー
ム)Reference Signs List 1 mirror (light reflecting surface) 2 beam splitter (light splitting surface) 11 mirror (light reflecting surface) 12 beam splitter (light splitting surface) 21 mirror 22 beam splitter 101 mirror 102 beam splitter 103 bulk optical material 103a light reflecting surface 103b light Branch surface L0 Laser beam L1 to L4 Transmitted beam L11 to L14 Transmitted beam L111 to L114 Transmitted beam L101 Reflected beam (first beam) L102 to L104 Transmitted beam (second to fourth beam)
Claims (4)
分岐方法において、 互いに平行な光反射面と光分岐面とを、レーザビームの
投射方向に対して傾けるとともに光反射面が前段側とな
るように配置し、レーザビームを後段側の光分岐面の第
1地点に投射したときの透過ビームを第1ビームとする
とともにその第1地点での反射ビームを前段側の光反射
面で全反射させて光分岐面の第2地点に投射し、この投
射と反射を第N地点まで繰り返し行わせてレーザビーム
をN本の透過ビームに分岐するとともに、光分岐面の第
1地点から第N地点までの各地点での反射率Riが次式
(1) 【数1】 で表される反射率となるように光分岐面に反射率の分布
を持たせた、 ことを特徴とする光分岐方法。1. A light splitting method for splitting a laser beam into a plurality of beams, wherein a light reflecting surface and a light splitting surface parallel to each other are inclined with respect to a projection direction of the laser beam, and the light reflecting surface is located on a front stage side. And the transmitted beam when the laser beam is projected on the first point on the light splitting surface on the subsequent stage is defined as the first beam, and the reflected beam at the first point is totally reflected on the light reflecting surface on the preceding stage. To the second point of the light splitting surface, and the projection and reflection are repeated to the Nth point to split the laser beam into N transmission beams, and from the first point to the Nth point of the light splitting surface. The reflectance Ri at each point is expressed by the following equation (1). An optical branching method characterized in that the optical branching surface has a distribution of the reflectance so that the reflectance is represented by the following formula.
分岐方法において、 互いに平行な光反射面と光分岐面とを、レーザビームの
投射方向に対して傾けるとともに光分岐面が前段側とな
るように配置し、レーザビームを前段側の光分岐面の第
1地点に投射したときの反射ビームを第1ビームとする
とともにその第1地点での透過ビームを後段側の光反射
面で全反射させて光分岐面の第2地点に投射し、第2地
点に投射したときの透過ビームを第2ビームとするとと
もにその第2地点での反射ビームを光反射面で全反射さ
せて光分岐面の第3地点に投射し、この第2地点以降の
投射と反射を第N地点まで繰り返し行わせてレーザビー
ムをN本のビームに分岐するとともに、光分岐面の第1
地点での反射率R1がR1=1/Nで表される反射率と
なるように、また、第2地点から第N地点までの各地点
での反射率Riが次式(2) 【数2】 で表される反射率となるように光分岐面に反射率の分布
を持たせた、 ことを特徴とする光分岐方法。2. A light splitting method for splitting a laser beam into a plurality of beams, wherein a light reflecting surface and a light splitting surface which are parallel to each other are inclined with respect to a projection direction of the laser beam, and the light splitting surface is located on a front side. And the reflected beam when the laser beam is projected to the first point of the light splitting surface on the front side is defined as the first beam, and the transmitted beam at the first point is totally reflected by the light reflecting surface on the subsequent side. To the second point of the light branching surface, and the transmitted beam when projected at the second point is used as the second beam, and the reflected beam at the second point is totally reflected by the light reflecting surface to form a second beam. The laser beam is projected to the third point, and the projection and reflection from the second point onward are repeated to the Nth point to split the laser beam into N beams, and the first beam on the light splitting surface.
The reflectance R1 at the point is set to be the reflectance represented by R1 = 1 / N, and the reflectance Ri at each point from the second point to the Nth point is expressed by the following equation (2). ] An optical branching method characterized in that the optical branching surface has a distribution of the reflectance so as to have a reflectance represented by:
を二組、互いに離隔して、また互いに異なる向きに傾け
て配置し、この二組でレーザビームを分岐してビームを
二次元に分布させる、請求項1または2に記載の光分岐
方法。3. A combination of two sets of the light reflecting surface and the light splitting surface, which are spaced apart from each other and arranged so as to be inclined in different directions. The two sets split a laser beam and two-dimensionally split the beam. The optical branching method according to claim 1, wherein the light is distributed.
材質で一体に形成されている、請求項1から3の何れか
に記載の光分岐方法。4. The light splitting method according to claim 1, wherein the light reflecting surface and the light splitting surface are integrally formed of a bulk optical material.
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JP11333411A JP3069703B1 (en) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | Optical branching method |
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- 1999-11-24 JP JP11333411A patent/JP3069703B1/en not_active Expired - Lifetime
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